KR102523836B1

KR102523836B1 - 모터

Info

Publication number: KR102523836B1
Application number: KR1020180006571A
Authority: KR
Inventors: 김태호; 서자영; 편진수
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2018-01-18
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2023-04-20
Also published as: KR20190088255A

Abstract

본 발명은 하우징; 상기 하우징 내에 배치되는 스테이터; 상기 스테이터 내에 배치되는 로터; 및 상기 로터와 결합하는 샤프트를 포함하고, 상기 스테이터는 복수의 티스를 갖는 스테이터코어, 상기 티스에 배치되는 인슐레이터 및 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하고, 상기 인슐레이터는 권선부와 상기 권선부의 외측에 배치되는 외측가이드를 포함하고, 상기 인슐레이터는 상기 외측가이드의 내측에 배치되는 홈을 포함하고, 상기 코일은 상기 권선부에 복수의 턴으로 권선되어 복수개의 층을 형성하고, 상기 코일의 복수의 턴 중 마지막 턴은 상기 복수의 층 중 상기 티스에 가장 인접한 1층에 배치되고, 상기 마지막 턴의 코일은 상기 홈에 배치되는 모터를 제공할 수 있다.

Description

모터{Motor}

실시예는 모터에 관한 것이다.

전동식 조향장치(EPS)는 차량의 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써, 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하게 하는 장치이다. 이러한 전동식 조향장치는 차속센서, 토크 앵글센서 및 토크센서 등에서 감지한 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit: ECU)를 통해 모터를 구동하여 차량의 조향축의 구동을 제어한다.

모터는 로터와 스테이터를 포함한다. 스테이터는 스테이터코어를 포함한다. 스테이터코어는 요크와, 요크에서 내측으로 돌출된 티스를 포함한다. 티스에는 코일이 감긴다. 티스와 티스 사이의 공간은 코일이 권선되어 수용되는 슬롯에 해당한다. 직렬 권선의 경우, 병렬 권선보다 코일의 직경이 상대적으로 크다. 때문에, 코일이 티스에 감긴후, 다른 티스로 넘어가는 마지막 턴에 의해 권선된 코일은 인접한 슬롯의 코일과 간섭을 야기하는 문제점이 있다.

이에, 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인접하는 티스에 감긴 코일과 간섭을 제거하는 모터를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 삼는다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시예는, 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되는 스테이터와, 상기 스테이터 내에 배치되는 로터 및 상기 로터와 결합하는 샤프트를 포함하고, 상기 스테이터는 복수의 티스를 갖는 스테이터코어, 상기 티스에 배치되는 인슐레이터 및 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하고, 상기 인슐레이터는 권선부와 상기 권선부의 외측에 배치되는 외측가이드를 포함하고, 상기 인슐레이터는 상기 외측가이드의 내측에 배치되는 홈을 포함하고, 상기 코일은 상기 권선부에 복수의 턴으로 권선되어 복수개의 층을 형성하고, 상기 코일의 복수의 턴 중 마지막 턴은 상기 복수의 층 중 상기 티스에 가장 인접한 1층에 배치되고, 상기 마지막 턴의 코일은 상기 홈에 배치되는 모터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 권선부는 상면 및 상기 상면의 양단에서 연장되는 양 측면을 포함하고, 상기 홈은 상기 측면과 상기 권선부의 경계에 인접하여 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 권선부는 상면 및 상기 상면의 양단에서 연장되는 양 측면을 포함하고, 상기 홈은 상기 측면과 상기 권선부의 경계에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 코일의 턴수는 6이며, 3개의 상기 코일은 직렬 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 스테이터를 구성하는 상기 티스의 개수가 n개이고, 상기 스테이터를 구성하는 상기 코일의 개수가 m개일 때, 하나의 상기 코일이 n/m개의 티스에 감길 수 있다.

(상기 n 및 상기 m은 양의 정수이다.)

바람직하게는, 상기 복수의 턴 중 첫번째 턴과 마직막 턴은 상기 티스를 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 티스의 권선부에 권선되는 상기 코일의 첫번째 턴과 상기 마지막 턴은 상기 복수의 층 중 동일한 층에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 홈의 폭은 상기 코일의 직경보다 작을 수 있다.

바람직하게는, 상기 인슐레이터는 상기 티스의 상부에 배치되는 상부인슐레이터와 상기 티스의 하부에 배치되는 하부인슐레이터를 포함하고, 상기 홈은 상기 상부인슐레이터 및 상기 하부인슐레이터 중 어느 하나에 배치될 수 있다.

실시예에 따르면, 코일의 마지막 턴을 1층에 배열하고, 인슐레이터의 홈을 통해 고정함으로써, 인접하는 티스에 감긴 코일과 간섭을 제거하는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 실시예에 따른 모터의 측단면도,
도 2는 도 1에서 도시한 스테이터의 스테이터코어를 도시한 도면,
도 3은 인슐레이터를 도시한 도면,
도 4는 티스에 장착된 인슐레이터를 도시한 도면,
도 5는 코일이 권선된 스테이터 코어를 도시한 도면,
도 6은 코일의 권선 순서를 도시한 도면.
도 7은 코일의 권선 과정을 도시한 도면,
도 8은 코일의 권선 상태를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

도 1은 실시예에 따른 모터의 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 모터는, 샤프트(100), 로터(200), 스테이터(300)를 포함할 수 있다.

샤프트(100)는 로터(200)에 결합될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(200)와 스테이터(300)에 전자기적 상호 작용이 발생하면, 로터(200)가 회전하고 이에 연동하여 샤프트(100)가 회전한다. 샤프트(100)는 차량의 조향축과 연결되어 조향축에 동력을 전달할 수 있다.

로터(200)는 스테이터(300)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다.

로터(200)는 로터 코어(210)와 마그넷(220)을 포함할 수 있다. 로터 코어(210)는 원형의 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 적층된 형상으로 실시되거나 또는 하나의 통 형태로 실시될 수 있다. 로터 코어의 중심에는 샤프트(100)가 결합하는 홀이 배치될 수 있다. 로터 코어(210)의 외주면에는 마그넷(220)을 가이드 하는 돌기가 돌출될 수 있다. 마그넷(220)은 로터 코어(210)의 외주면에 부착될 수 있다. 복수 개의 마그넷(220)은 일정 간격으로 로터 코어(210)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 하우징(1)은 내부에 로터(200)와 스테이터(300)를 수용할 수 있다.

도 2는 도 1에서 도시한 스테이터의 스테이터코어를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 스테이터(300)는 스테이터코어(310)를 포함한다. 스테이터코어(310)는 요크(311)와 티스(312)로 구분될 수 있다. 티스(312)는 요크(311)의 내주면에서 상기 로터 코어(210)의 중심 방향으로 돌출된다. 티스(312)는 복수개가 배치되며, 각각의 티스(312) 별로 요크(311)가 분할될 수 있다. 분할된 요크(311)는 상호 결합되어 조립된다. 티스(312)와 티스(312) 사이에는 권선된 코일(320)이 위치하는 슬롯(S)이 마련된다.

도 3은 인슐레이터를 도시한 도면이고, 도 4는 티스에 장착된 인슐레이터를 도시한 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 스테이터(300)는 인슐레이터(330)를 포함한다. 인슐레이터(330)는 티스(312)에 배치된다. 인슐레이터(330)는 코일(320)과 스테이터코어(310)를 절연시킨다. 인슐레이터(330)는 권선부(331)와, 내측가이드(332)와, 외측가이드(333)를 포함할 수 있다. 권선부(331)에 코일(320)이 권선된다. 권선부(331)는 안착홈(331a)을 포함할 수 있다. 안착홈(331a)은 권선부(331)에서 오목하게 형성된다. 안착홈(331a)은 권선을 가이드하며, 코일(320)의 안착 위치를 결정한다.

외측가이드(333)의 내측면(333a)과 권선부(331)의 경계에는 홈(334)이 배치된다. 홈(334)은 코일(320)의 마지막 턴을 고정하기 위한 것이다. 홈(334)은 인슐레이터(330)의 높이 방향으로 길게 배치된다. 인슐레이터(330)는 상부인슐레이터(330A)와 하부인슐레이터(330B)로 구분될 수 있다. 이때, 홈(334)은 상부인슐레이터(330A)에만 배치될 수 있다. 이는 코일(320)의 마지막 턴이 스테이터코어(310)의 상측으로 넘어가기 때문이다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 홈(334)은 하부인슐레이터(330B)에만 배치될 수 있다. 이는 코일(320)의 마지막 턴이 스테이터코어(310)의 하측으로 넘어가는 경우이다. 또는 홈(334)이 상부인슐레이터(330A)와 하부인슐레이터(330B)에 모두 배치될 수 있다. 이는 상부인슐레이터(330A)의 형상과 하부인슐레이터(330B)의 형상을 동일하게 하여 부품의 호환성을 높이는 이점이 있다.

한편, 홈(334)은 외측가이드(333)의 내측면(333a)에서 오목하게 배치되어, 코일(320)의 마지막 턴이 걸리는 공간을 확보한다. 홈(334)은 외측가이드(333)의 내측면의 상단에서 하단까지 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 홈(334)은 외측가이드(333)의 내측면의 상단에서 시작하여 하단에 이르지 않는 일정 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 도 4에서 권선부(331)를 기준으로, 홈(334)이 좌측에 위치하는 것으로 도시하였으나, 우측에 위치하는 것으로 실시되어도 무방하다. 또한, 권선부(331)를 기준으로 좌측 및 우측에 모두 형성되어도 좋다.

권선부(331)는 상면(331b)과 측면(331c)을 포함한다. 측면(331c)은 상면(331b)의 양 측에서 절곡되어 연장된다. 측면(331c)에는 안착홈(331a)이 길게 배치된다. 홈(334)은 측면(331c)과 내측가이드(333)의 내측면(333a)의 경계에 인접하여 배치된다. 또는 홈(334)은 측면(331c)과 내측가이드(333)의 내측면(333a)의 경계에 배치될 수 도 있다. 또한 홈(334)의 폭(W)은 코일(320)의 직경보다 작게 형성되는 것이 좋다. 이는 코일(320)의 마지막 턴의 고정력을 높이기 위한 것이다.

도 5는 코일이 권선된 스테이터 코어를 도시한 도면이고, 도 6은 코일의 권선 순서를 도시한 도면이다.

도 5는, 6턴으로 권선된 코일(320)의 수평단면을 나타낸 것으로, 수평단면을 기준으로, 코일(320)의 권선 순선에 따라, 코일(320)의 위치를 도면에서 1 부터 12까지의 숫자로 도시한다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 수평단면으로 구분되는 코일(320)의 형상은 티스(312)를 기준으로 대칭되게 배치된다. 그리고 코일(320)의 복수의 턴 중 첫번째 턴과 마직막 턴은 티스(312)를 기준으로 대칭되게 배치된다. 코일(320)은 6턴으로 권선될 수 있다. 또한 코일(320)은 1층과 2층으로 적층될 수 있다.

도 5의 우측의 최외측에 배치된 1번 코일 단면의 위치가 코일(320)의 첫번째 턴을 나타낸다. 1번 코일 단면에서 2번 코일 단면으로 감기는 것이 첫번째 턴이다. 이때, 도 6의 C1과 같이, 좌측의 최외측에 배치된 영역은 비워두고, 다음 영역으로 2번 코일 단면이 위치하도록 권선이 진행된다. 1층에 배치된 코일(321)은 네번째 턴까지 진행되며, 다섯 번째 턴에 의해 2층에 배치된 코일(322)이 1층에 배치된 코일(321) 위에 적층된다. 다섯 번째 턴으로 10번 코일 단면이 2층에 배치된다. 그리고, 여섯번 째 턴인 마지막 턴으로 12번 코일 단면이 1층의 최외측 영역(C1)에 배치된다.

코일(320)의 마지막 턴은 인접한 다음 티스(312)에 권선하기 위해 넘어가기 위한 것이다. 따라서, 코일(320)의 유동이 발생하는 영역이다. 또한, 코일(320)의 마지막 턴이 최외측에 위치하는데, 이는 요크(311)의 양 측단과 인접하기 때문에, 인접하는 요크(311)가 상호 결합 할 때, 코일(320)의 마지막 턴이 2층에 위치하는 경우, 코일(320) 간 간섭이 발생할 수 있다. 반면에, 코일(320)의 마지막 턴이 1층에 위치하면, 도 5의 P와 같은 공간이 확보되어, 인접한 티스(312)에 감긴 코일간 간섭이 발생하는 것을 방지한다. 한편, 홈(334)은 코일(320)의 마지막 턴이 넘어가는 곳에 위치한다. 즉, 홈(334)은 기능상 1층의 최외측 영역에 인접하여 배치된다. 이러한 홈(334)은 코일(320)의 마지막 턴이 넘어가는 과정에서 코일(320)에 유동이나 유격이 발생할지 않도록, 코일(320)을 고정한다.

도 7은 코일의 권선 과정을 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 제1 분할코어(310A)와, 제2 분할코어(310B)와, 제3 분할코어(310C)는 각각 스테이터(300)를 형성하는 복수 개의 분할코어 중 어느 하나에 해당한다.

도 7의 (a)에서 도시한 바와 같이, 시작단을 형성한 상태에서 제1 분할코어(310A)에 코일(320)이 감긴다. 코일(320)은 U,V,W 상의 전원 중 어느 하나와 전기적으로 연결된다. 도 7의 A1이 나타내는 영역에서 코일(320)의 마지막 턴이 완성되고, 코일(320)은 제2 분할코어(310B)로 넘어간다. 이때, 홈(도 5의 334)은 코일(320)을 가이드함과 동시에 고정한다.

그리고, 도 7의 (b)에서 도시한 바와 같이, 제2 분할코어(310B)에 코일(320)이 감긴다. 도 7의 A2가 나타내는 영역에서 코일(320)의 마지막 턴이 완성되고, 코일(320)은 제3 분할코어(310C)로 넘어간다.

도 7의 (c)에서 도시한 바와 같이, 제3 분할코어(310C)에 코일(320)이 감기고 끝단을 형성하여 코일(320)의 권선이 완료된다,

티스(312)가 n개이며, 하나의 코일(320)이 n/m개의 티스(312)에 감기고, m개의 코일(320)은 서로 직렬 연결될 수 있다. 여기서, n이 9이고, m이 3이면, 하나의 코일(320)이 3개의 분할코어(310A,310B,310C)에 감긴다. 이러한 방식으로 3개의 코일(320)이 각각 3개의 분할코어(310A,310B,310C)에 감겨, 총 9개의 분할코어를 포함하는 스테이터(300)를 이룰 수 있다. 3개의 코일(320)은 각각 U,V,W 상의 전원과 연결되며, 3개의 코일(320)은 서로 직렬로 연결될 수 있다.

도 8은 코일의 권선 상태를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 첫번째 턴의 코일(320F) 위를 가로 질러 마지막 턴의 코일(320L)이 도면에서 우측에 위치한 티스(312)에 감긴다. 마지막 턴의 코일(320L)은 도면에서 좌측에 위치한 인접한 티스(312)에 감긴 첫번째 턴의 코일(320F)과 마주보는 상태이다. 마지막 턴의 코일(320L)이 1층에 배치되고, 인접한 티스(312)의 첫번째 턴의 코일(320F)도 1층에 배열되기 때문에, 도 8의 P와 같은 공간이 확보된다. 이 공간(P)으로 인하여, 분할코어를 조립할 때, 코일간 간섭이 제거된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 모터에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

전술된 본 발명의 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 샤프트
200: 로터
300: 스테이터
310: 스테이터코어
311: 요크
312: 티스
320: 코일
330: 인슐레이터
331: 권선부
332: 내측가이드
333: 외측가이드
334: 홈

Claims

하우징;
상기 하우징 내에 배치되는 스테이터;
상기 스테이터 내에 배치되는 로터; 및
상기 로터와 결합하는 샤프트를 포함하고,
상기 스테이터는 복수의 티스를 갖는 스테이터코어, 상기 티스에 배치되는 인슐레이터 및 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하고,
상기 인슐레이터는 권선부와 상기 권선부의 외측에 배치되는 외측가이드를 포함하고,
상기 인슐레이터는 상기 외측가이드의 내측에 배치되는 홈을 포함하고,
상기 코일은 상기 권선부에 복수의 턴으로 권선되어 복수개의 층을 형성하고,
상기 코일의 복수의 턴 중 마지막 턴은 상기 복수의 층 중 상기 티스에 가장 인접한 1층에 배치되고,
상기 홈은 상기 마지막 턴의 코일이 넘어가는 곳에 위치하고,
상기 마지막 턴의 코일은 상기 홈에 배치되고,
상기 복수의 층 중 상기 1층에 배치된 상기 마지막 턴의 코일과 상기 복수의 층 중 2층에 배치된 코일 사이에 공간이 확보되는, 모터.
제1 항에 있어서,
상기 권선부는 상면 및 상기 상면의 양단에서 연장되는 양 측면을 포함하고,
상기 홈은 상기 측면과 상기 권선부의 경계에 인접하여 배치되는 모터,
제1 항에 있어서,
상기 권선부는 상면 및 상기 상면의 양단에서 연장되는 양 측면을 포함하고,
상기 홈은 상기 측면과 상기 권선부의 경계에 배치되는 모터,
제1항에 있어서,
상기 코일의 턴수는 6이며,
3개의 상기 코일은 직렬 연결되는 모터.
제1 항에 있어서,
상기 스테이터를 구성하는 상기 티스의 개수가 n개이고,
상기 스테이터를 구성하는 상기 코일의 개수가 m개일 때,
하나의 상기 코일이 n/m개의 티스에 감기는 모터.
(상기 n 및 상기 m은 양의 정수이다.)
제1 항에 있어서,
상기 복수의 턴 중 첫번째 턴과 마직막 턴은 상기 티스를 기준으로 대칭되게 배치되는 모터.
제6 항에 있어서,
상기 티스의 권선부에 권선되는 상기 코일의 첫번째 턴과 상기 마지막 턴은 상기 복수의 층 중 동일한 층에 배치되는 모터.
제1 항에 있어서,
상기 홈의 폭은 상기 코일의 직경보다 작은 모터.
제1 항에 있어서,
상기 인슐레이터는 상기 티스의 상부에 배치되는 상부인슐레이터와 상기 티스의 하부에 배치되는 하부인슐레이터를 포함하고,
상기 홈은 상기 상부인슐레이터 및 상기 하부인슐레이터 중 어느 하나에 배치되는 모터.